軸向間隙型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的制作方法
【專利摘要】軸向間隙型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)(100)具備：2個(gè)轉(zhuǎn)子(120、130)，其以軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)；以及定子，其兩面與轉(zhuǎn)子相對，并且具有：電樞線圈，其配置在定子中，配置在軸的周圍；感應(yīng)線圈(21)和勵(lì)磁線圈(22)，其分別配置在2個(gè)轉(zhuǎn)子中，配置在軸的周圍；以及二極管，其收納在二極管盒(32)內(nèi)，對由感應(yīng)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流進(jìn)行整流而將其提供給勵(lì)磁線圈，二極管設(shè)于轉(zhuǎn)子的位于旋轉(zhuǎn)軸的軸心方向的接線基盤(35)的收納孔(36)內(nèi)且能裝拆，并與感應(yīng)線圈和勵(lì)磁線圈連接。
【專利說明】
軸向間隙型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及利用繞組勵(lì)磁的軸向間隙型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]在旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，使轉(zhuǎn)子和定子隔著間隙相對，例如，使由配置在定子側(cè)的電樞線圈產(chǎn)生的磁通與轉(zhuǎn)子側(cè)交鏈來形成磁回路從而得到旋轉(zhuǎn)力(磁阻轉(zhuǎn)矩)，為了輔助該旋轉(zhuǎn)力，也會(huì)配置永磁鐵、勵(lì)磁繞組(電磁鐵)而利用磁轉(zhuǎn)矩。
[0003]針對這種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，還提出了設(shè)為使定子和轉(zhuǎn)子在軸心方向上相對的軸向型(專利文獻(xiàn)I )，另外，還提出了將帶狀的線材作為繞組卷繞于定子或轉(zhuǎn)子的鐵芯材料而成為繞組線圈(專利文獻(xiàn)2)。
[0004]然而，當(dāng)高次空間諧波磁通發(fā)生交鏈時(shí)，永磁鐵會(huì)由于在內(nèi)部產(chǎn)生的渦電流導(dǎo)致發(fā)熱而矯頑力降低，由此，磁力不可逆地變小。由此，例如，如專利文獻(xiàn)I所述的，存在如下問題:如果是在高次空間諧波磁通發(fā)生交鏈的轉(zhuǎn)子側(cè)埋入永磁鐵類型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，則該永磁鐵的磁力降低而無法實(shí)現(xiàn)良好的驅(qū)動(dòng)。
[0005]為了解決該問題，考慮使用矯頑力高的添加了大量鏑(Dy)、鋱(Tb)等重稀土類的昂貴的磁鐵，但成本會(huì)變尚。
[0006]然而，在將電路部件與形成于鐵芯構(gòu)件的線圈連接、將該電路部件配置于轉(zhuǎn)子側(cè)的情況下，如果電路部件集中設(shè)置于特定的場所，則當(dāng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)工作時(shí)，會(huì)失去旋轉(zhuǎn)的平衡，引起不穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)。另外，由于電路部件的設(shè)置場所的不同而妨礙旋轉(zhuǎn)電機(jī)的小型化。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:特開2010 — 246171號公報(bào)
[0010]專利文獻(xiàn)2:特開2012 — 50312號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]發(fā)明要解決的問題
[0012]因此，本發(fā)明的目的在于提供以下繞組勵(lì)磁結(jié)構(gòu)的軸向間隙型的旋轉(zhuǎn)電機(jī):其能利用由電樞線圈產(chǎn)生的高次空間諧波磁通來得到磁轉(zhuǎn)矩，以確保旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定化和旋轉(zhuǎn)電機(jī)的小型化的狀態(tài)設(shè)置有構(gòu)成構(gòu)件。
[0013]用于解決問題的方案
[0014]解決上述問題的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的發(fā)明的一個(gè)方式是一種軸向間隙型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，具備:2個(gè)轉(zhuǎn)子，其以旋轉(zhuǎn)軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；以及定子，其兩面在上述旋轉(zhuǎn)軸的軸心方向上與上述轉(zhuǎn)子相對，所述軸向間隙型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的特征在于，具有:多個(gè)電樞線圈，其配置在上述定子中的上述旋轉(zhuǎn)軸的周圍；多個(gè)感應(yīng)線圈和多個(gè)勵(lì)磁線圈，其分別配置在上述2個(gè)轉(zhuǎn)子中，配置在上述旋轉(zhuǎn)軸的周圍；以及整流元件，其對上述感應(yīng)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流進(jìn)行整流，并將整流后的電流提供給上述勵(lì)磁線圈，上述整流元件設(shè)于上述轉(zhuǎn)子的位于上述旋轉(zhuǎn)軸的軸心方向上的接線基盤的收納孔內(nèi)且能裝拆，并與上述感應(yīng)線圈和上述勵(lì)磁線圈連接。
[0015]發(fā)明效果
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式，可提供以下繞組勵(lì)磁結(jié)構(gòu)的軸向間隙型的旋轉(zhuǎn)電機(jī):其能利用由電樞線圈產(chǎn)生的高次空間諧波磁通而得到磁轉(zhuǎn)矩，以確保旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定化和旋轉(zhuǎn)電機(jī)的小型化的狀態(tài)設(shè)置有構(gòu)成構(gòu)件。
【附圖說明】
[0017]圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的軸向間隙型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的圖，是表示其概略整體構(gòu)成的以軸心為中心截?cái)嗪蟮目v截面立體圖。
[0018]圖2是表不主要部分構(gòu)成的定子和轉(zhuǎn)子的立體圖。
[0019]圖3是表示定子的結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0020]圖4是表不定子鐵芯和電樞線圈的立體圖。
[0021 ]圖5是表示定子的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
[0022]圖6是說明定子鐵芯的電樞線圈的接線連接的分解立體圖。
[0023]圖7是說明定子鐵芯的電樞線圈的接線連接狀態(tài)的局部放大分解立體圖。
[0024]圖8是表示定子的組裝狀態(tài)的立體圖。
[0025]圖9是表示定子內(nèi)的樹脂模的分解立體圖。
[0026]圖10是表示轉(zhuǎn)子鐵芯、感應(yīng)線圈以及勵(lì)磁線圈的局部分解立體圖。
[0027]圖11是通過二極管將感應(yīng)線圈和勵(lì)磁線圈連接的閉合電路的電路構(gòu)成圖。
[0028]圖12是表示圖11所示的閉合電路實(shí)際搭載于電機(jī)的方式的立體圖。
[0029]圖13是表示將感應(yīng)線圈和勵(lì)磁線圈連接到二極管的接線用底座的結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0030]圖14是表示轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
[0031 ]圖15是表示轉(zhuǎn)子內(nèi)的樹脂模的分解立體圖。
[0032]圖16是表示軸的結(jié)構(gòu)的主視圖。
[0033]圖17是說明向軸安裝轉(zhuǎn)子鐵芯和磁軛的立體圖。
[0034]圖18是說明已將定子和轉(zhuǎn)子安裝于軸的狀態(tài)的局部放大截?cái)嗔Ⅲw圖。
[0035]圖19是說明向鐵芯材料卷繞電樞線圈、感應(yīng)線圈以及勵(lì)磁線圈的模型圖。
[0036]圖20是說明由電樞線圈、感應(yīng)線圈以及勵(lì)磁線圈產(chǎn)生并交鏈的磁通的磁力線圖。
[0037]圖21是表示旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的3次空間諧波磁通的磁通密度和磁通矢量的磁通特性圖。
[0038]圖22是說明無輔助極的徑向間隙型的情況下的由電樞線圈、感應(yīng)線圈以及勵(lì)磁線圈產(chǎn)生而交鏈的磁通的磁力線圖。
[0039]圖23是說明有輔助極的徑向間隙型的情況下的由電樞線圈、感應(yīng)線圈以及勵(lì)磁線圈產(chǎn)生而交鏈的磁通的磁力線圖。
[0040]圖24是表示將電樞線圈設(shè)為集中卷繞或者分布卷繞，在隔著間隙交鏈的情況下根據(jù)旋轉(zhuǎn)角的不同而變化的磁通密度的坐標(biāo)圖。
[0041 ]圖25是表示圖24所示的磁通中疊加的高次空間諧波磁通的每一次數(shù)的磁通密度的坐標(biāo)圖。
[0042]圖26是表示為了對IPMSM、無輔助極的徑向間隙型以及有輔助極的徑向間隙型進(jìn)行比較而分別得到的轉(zhuǎn)矩波形的坐標(biāo)圖。
[0043]圖27是表示由定子支撐且旋轉(zhuǎn)自如的旋轉(zhuǎn)體的軸和轉(zhuǎn)子的外觀的立體圖。
[0044]附圖標(biāo)記說明
[0045]11電樞線圈
[0046]12a、12u、12v、12w 母線
[0047]15定子鐵芯
[0048]15a端部
[0049]15k切口(凹部)
[°05°] 16保持框(保持板、框構(gòu)件)
[0051 ] 16a保持孔
[0052]16t突起(凸部)
[0053]17定子槽
[0054]21感應(yīng)線圈
[0055]21p、21q連接端部
[0056]22勵(lì)磁線圈
[0057]22連接端部
[0058]22p、22q連接端部
[0059]25轉(zhuǎn)子鐵芯
[0060]25a端部[0061 ] 26磁軛
[0062]27轉(zhuǎn)子槽
[0063]29A、29B二極管(整流元件)
[0064]29c連接銷
[0065]30閉合電路
[0066]32二極管盒
[0067]33接線材料
[0068]33a徑向線材(第I導(dǎo)體)
[0069]33b周向線材(第2導(dǎo)體)
[0070]35接線基盤[0071 ] 36收納孔
[0072]37接線材料用槽
[0073]39緊固螺栓
[0074]41保持盤
[0075]41a保持孔
[0076]42鉤
[0077]45罩
[0078]46外周壁
[0079]61散熱片
[0080]100旋轉(zhuǎn)電機(jī)
[0081]101軸
[0082]102、103臺(tái)階部
[0083]102a、102b端面(轉(zhuǎn)子定位部、第1、第2轉(zhuǎn)子臺(tái)階部)
[0084]103a端面(定子定位部、定子臺(tái)階部)
[0085]108、159軸承
[0086]HO定子
[0087]120轉(zhuǎn)子
[0088]150電機(jī)殼體
[0089]155法蘭部(定子固定部)
[0090]Dl間隙
[0091]D2間隙
[0092]G間隙
[0093]MoR、MoS樹脂模
【具體實(shí)施方式】
[0094]以下，參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1?圖27是說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的軸向間隙型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的圖。
[0095]在圖1和圖2中，旋轉(zhuǎn)電機(jī)100具備外形大致形成為圓盤形狀的定子110和2個(gè)轉(zhuǎn)子120、130，如后所述，具有無需從外部對轉(zhuǎn)子120、130使用滑環(huán)等以接觸方式輸入能量的結(jié)構(gòu)，具有適合搭載于例如混合動(dòng)力汽車或電動(dòng)汽車的性能。
[0096]該旋轉(zhuǎn)電機(jī)100以與定子110的兩面隔著間隙G相對而夾住定子110的形態(tài)在貫通軸心的軸(旋轉(zhuǎn)軸)101上分別安裝有2個(gè)轉(zhuǎn)子120、130，定子110支撐軸101使其旋轉(zhuǎn)自如，轉(zhuǎn)子120、130固定于該軸101。即，旋轉(zhuǎn)電機(jī)100構(gòu)建為在軸101的軸心方向上用2個(gè)轉(zhuǎn)子120、130夾著定子110而相對的軸向間隙雙轉(zhuǎn)子型電機(jī)。
[0097]如圖3所示，定子110具備短粗形狀的、截面為大致梯形的多個(gè)定子鐵芯15(鐵芯材料)，該定子鐵芯15分別卷繞有連接著3相交流電源(例如未圖示的車載電池等外部電源)的電樞線圈11，配置成位于軸101軸心的周圍。
[0098]定子鐵芯15由高透磁率的磁性材料制作，沿著與軸1I平行的方向延伸，3相的各相電樞線圈11 (11U、11V、I Iw)分別按6極彼此無間隙地并列的狀態(tài)集中卷繞。
[0099]S卩，電樞線圈11利用定子鐵芯15間的18個(gè)部位的定子槽17形成為具有與軸101的延伸方向平行的中心線的繞組線圈，由此，18極(磁極數(shù)為18)均等地配置在軸101的周圍。簡而言之，電樞線圈11以與旋轉(zhuǎn)軸的軸心方向平行的方向?yàn)橹行木砝@繞組，分別被均等地配置在該旋轉(zhuǎn)軸的周圍。
[0100]如圖2所示，該定子鐵芯15的兩端側(cè)被2個(gè)圓盤形狀的保持框(保持板、框構(gòu)件)16保持，上述2個(gè)圓盤形狀的保持框16介于轉(zhuǎn)子120、130之間而被夾住，保持框16以使定子鐵芯15的端部15a (參照圖3、圖4)插入開口的保持孔16a內(nèi)而使端面15b露出的狀態(tài)(所謂的偏置狀態(tài))進(jìn)行保持。此外，保持框16由非磁性體材料、例如后述的PPS樹脂制作從而不會(huì)妨礙磁回路的形成，利用安裝于中心部的軸承108來支撐軸101，軸101貫通該軸承108并且旋轉(zhuǎn)自如。
[0101]具體地，如圖4所示，通過將帶狀的平角線IlL按照所謂的α卷繞方式卷繞于定子鐵芯15從而形成電樞線圈11。
[0102]在此，平角線IlL的α卷繞例如是在使平角線IlL的長度方向的中心附近貼緊定子鐵芯15的截面為梯形的寬度窄的前端部(軸心側(cè)附近的部位)15c的狀態(tài)下并且使上述中心附近跨著上述前端部15c而開始卷繞的卷繞方法，是使平角線IlL的相對于長度方向的中心附近的一方側(cè)以沿著定子鐵芯15的一方端部15a側(cè)的端面15b(例如圖4的上表面?zhèn)?的平面方向的方式繞同一部位卷繞，并且使平角線IlL的相對于長度方向的中心附近的另一方側(cè)以沿著定子鐵芯15的另一方端部15a側(cè)的端面15b(例如圖4的下表面?zhèn)?的平面方向的方式繞同一部位卷繞的卷繞方法。即，平角線IlL以在旋轉(zhuǎn)軸的軸心方向上成為2段的方式卷繞于電樞線圈11，平角線IlL的2段的端部被引出到相同側(cè)(定子110的外周側(cè))。
[0103]由此，定子110通過將平角線IlL作為繞組按照α卷繞方式卷繞于定子鐵芯15而形成電樞線圈11，從而能縮小與和后述的轉(zhuǎn)子鐵芯25發(fā)生交鏈的磁通正交的繞組的截面面積，能降低在該繞組內(nèi)發(fā)生的渦流損耗。
[0104]另外，在定子110中，由于定子鐵芯15的端面15b和電樞線圈11的周向端面(軸心方向的端面)處于偏置狀態(tài)，因此能減少從定子鐵芯15的端面15b附近直接與電樞線圈11發(fā)生交鏈的高次諧波磁通。因此，能減輕在繞組線圈中發(fā)生的渦流損耗(高次諧波銅損)而限制散熱分布的發(fā)生，能抑制由繞組的溫度分布的發(fā)生造成的電阻值的均勻性降低而導(dǎo)致發(fā)生銅損等惡性循環(huán)。
[0105]而且，在定子110中，能在周向面內(nèi)引出按α卷繞方式卷繞于定子鐵芯15的平角線IIL的相對于長度方向的中心附近的一方側(cè)的端部I ILa和另一方側(cè)的端部I lLb。因此，能盡可能增大電樞線圈11的平角線IlL的卷繞量。另外，與將平角線IlL的端部llLa、llLb從定子鐵芯15的端面15b側(cè)引出并設(shè)置保持框16的情況相比，本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)100能避免設(shè)置保持框16所帶來的妨礙，進(jìn)而也能抑制在該保持框16發(fā)生振動(dòng)等情況下保持框16與平角線11L、定子鐵芯15等構(gòu)件相互接觸而損傷。此外，在本實(shí)施方式中，將平角線IlL的端部ULa、llLb從與前端部15c相反的一側(cè)、即從定子110的外周側(cè)引出，但也可以從該前端部15c側(cè)引出。
[0106]另外，在定子鐵芯15的兩端部15a的梯形的大寬度的外周側(cè)形成有切口15k(凹部)，與該切口 15k對應(yīng)地在保持框16的保持孔16a的大寬度側(cè)的外周緣形成有突起16t (凸部、參照圖5)。并且，使保持孔16a的突起16t嵌入定子鐵芯15的切口 15k而在軸心方向上進(jìn)行定位、保持。在此，按照在將定子鐵芯15的兩端部15a嵌入保持孔16a內(nèi)的狀態(tài)下在內(nèi)部形成收納空間的短的有底的圓筒形狀來制作保持框16，通過使定子鐵芯15貼緊外周側(cè)的厚壁部16d并利用螺釘孔16h進(jìn)行螺釘緊固來進(jìn)行定子鐵芯15的定位、保持。
[0107]由此，也能將定子110由于保持框16的振動(dòng)等而有力地碰到平角線IlL的情況防患于未然，能抑制定子110發(fā)生損傷。
[0108]另外，如圖5所示，定子110的定子鐵芯15的電樞線圈11按照3相的U相、V相、W相分別并聯(lián)連接，從每一相的輸入線19施加通過逆變器將車載電池的直流電流進(jìn)行了轉(zhuǎn)換的3相的交流電流。例如，如圖6所示，通過鉚接夾13操作性良好而容易地緊固母線12u、12V、12w，從而使該3相的電樞線圈llu、llv、Ilw各自的一方側(cè)的平角線IlL的端部IlLa分別并聯(lián)地導(dǎo)通連接，上述母線12u、12v、12w按3相的U相、V相、W相分別準(zhǔn)備，整體為環(huán)形的圓弧形狀。另外，通過鉚接夾13同樣地緊固成為3相的中性點(diǎn)的母線12a，從而使其另一方側(cè)的平角線IlL的端部的IlLb分別并聯(lián)地導(dǎo)通連接。此外，在本實(shí)施方式中，將母線12u、12v、12w、12a配置在定子110的外周側(cè)，但不限于此，也可以設(shè)置在內(nèi)周側(cè)。
[0109]在此，如圖6和圖7所示，電樞線圈11的連接端部IlLa、I ILb被引出到卷繞于定子鐵芯15的平角線IlL的周向面的外側(cè)，并位于定子110的外周側(cè)。因此，板狀的母線12(12u、12v、12w、12a)設(shè)置為板狀中的平面與和軸心交叉的方向平行且在外周側(cè)以成為上下2段的方式分別連接，能將定子110構(gòu)建為在軸心方向和平面方向上不會(huì)變厚。
[0110]并且，定子110在成為將定子鐵芯15收納于保持框16內(nèi)的狀態(tài)后，向該保持框16內(nèi)注塑填充(注入)例如散熱特性優(yōu)異的PPS(Polyphenylenesulfide:聚苯硫醚)樹脂并將其固定，其中，電樞線圈11(平角線11L)卷繞于定子鐵芯15且通過母線12u、12v、12w、12a導(dǎo)通連接。具體地，如圖8所示，對于定子110，在將定子鐵芯15等收納于保持框16的內(nèi)部且用螺釘緊固厚壁部16d后，從在該厚壁部16d形成開口而引出電樞線圈11的3相的量的輸入線19的引出口 16e向內(nèi)部注塑填充PPS樹脂(樹脂材料)并將其固化。
[0111]由此，如圖9所示，在定子110中，能對保持框16內(nèi)的收納空間中的定子槽17等構(gòu)件間的間隙注入PPS樹脂，能不準(zhǔn)備注塑填充用金屬模具而形成使PPS樹脂侵入該定子鐵芯15、電樞線圈11、母線12、鉚接夾13之間的間隙并將其固定的樹脂模MoS。因此，各構(gòu)件被樹脂模MoS保持，由此能限制由于離心力或振動(dòng)而移動(dòng)，能通過使特性實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定化而抑制電磁振動(dòng)等。另外，能確保相對于離心力或振動(dòng)、碰撞的堅(jiān)固性。另外，通過形成樹脂模MoS還能限制水分等的浸入而提尚耐久性。
[0112]由此，定子鐵芯15以其端部15a的端面15b隔著間隙G與轉(zhuǎn)子120、130的后述的轉(zhuǎn)子鐵芯(鐵芯材料)25的端部25a的端面25b相對的方式配置于定子110。通過對電樞線圈11施加交流電而在定子110中產(chǎn)生磁通，能使該磁通從定子鐵芯15的端面15b與轉(zhuǎn)子120、130的轉(zhuǎn)子鐵芯25的端面25b發(fā)生交鏈。
[0113]因此，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)100中，能使在位于定子鐵芯15的兩側(cè)的轉(zhuǎn)子鐵芯25中發(fā)生交鏈的磁通在后述的磁軛26中迂回從而形成閉合的磁回路，能利用使形成該磁回路的磁通的磁路最短的磁阻轉(zhuǎn)矩(主旋轉(zhuǎn)力)使夾著定子110的2個(gè)轉(zhuǎn)子120、130分別旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
[0114]因此，旋轉(zhuǎn)電機(jī)100需要使固定于共用的軸101的轉(zhuǎn)子120、130以相同的旋轉(zhuǎn)力一體旋轉(zhuǎn)，該轉(zhuǎn)子120、130構(gòu)建為在定子110的兩面?zhèn)葘ΨQ的結(jié)構(gòu)。
[0115]其結(jié)果是，軸101的軸心與在定子110的兩面?zhèn)刃D(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)子120、130—致且軸101與轉(zhuǎn)子120、130—體旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)100能從軸101將通電輸入的電能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能量而輸出。
[0116]此時(shí)，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)100中，從定子鐵芯15與轉(zhuǎn)子鐵芯25發(fā)生交鏈的磁通中疊加有高次空間諧波成分。因此，在轉(zhuǎn)子120、130側(cè)也能利用從定子110側(cè)交鏈的磁通的高次空間諧波成分的磁通密度的變化，使內(nèi)置的線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流來得到電磁力。
[0117]詳細(xì)地說，定子110的電樞線圈11所生成的磁通的高次空間諧波成分與按施加的交流電的基本頻率發(fā)生變動(dòng)的主磁通疊加，該高次空間諧波成分與轉(zhuǎn)子120、130 (轉(zhuǎn)子鐵芯25)發(fā)生交鏈。
[0118]因此，在轉(zhuǎn)子120、130中，按與主磁通的基本頻率不同的周期隨時(shí)間變化的高次空間諧波磁通與轉(zhuǎn)子鐵芯25發(fā)生交鏈，通過在轉(zhuǎn)子鐵芯25中設(shè)置線圈，不用另外連接車載電池等外部電源等來輸入電力就能高效地產(chǎn)生感應(yīng)電流。其結(jié)果是，能將會(huì)引發(fā)鐵損的高次空間諧波磁通回收為用于自勵(lì)磁的能量。
[0119]如圖10所示，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)100中，轉(zhuǎn)子鐵芯25均等地配置在用于固定于軸101的圓筒部23的周圍，將在該轉(zhuǎn)子鐵芯25的相鄰的側(cè)面間形成的空間用作轉(zhuǎn)子槽27，配置有感應(yīng)線圈21和勵(lì)磁線圈22。該感應(yīng)線圈21和勵(lì)磁線圈22在轉(zhuǎn)子鐵芯25的長度方向(軸心方向)上成為2段的繞組，分別按照α卷繞方式卷繞與電樞線圈11的平角線IlL相比寬度更窄的平角線21L、22L。即，感應(yīng)線圈21和勵(lì)磁線圈22在旋轉(zhuǎn)軸的軸心方向上以成為2段的方式分別卷繞有平角線211^、221^，平角線211^、221^各自的2段的端部被引出到同側(cè)(轉(zhuǎn)子120、130的外周側(cè))。
[0120]由此，在轉(zhuǎn)子120、130中，能縮小與從定子鐵芯15發(fā)生交鏈的磁通正交的繞組的截面面積，能降低在該繞組內(nèi)發(fā)生的渦流損耗。另外，進(jìn)行α卷繞的平角線21L、22L的大寬度面與轉(zhuǎn)子鐵芯25接觸，因此能高效地傳遞由通電帶來的散熱而使轉(zhuǎn)子鐵芯25連讀工作。另外，轉(zhuǎn)子鐵芯25的端面25b和感應(yīng)線圈21的周向端面處于偏置狀態(tài)，因此能抑制由感應(yīng)線圈21產(chǎn)生的感應(yīng)電流變得不穩(wěn)定而勵(lì)磁電流的脈動(dòng)變大導(dǎo)致的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)等特性劣化的發(fā)生。
[0121]而且，在轉(zhuǎn)子120、130中，通過按照α卷繞方式卷繞平角線21L、22L而能增大平角線21L、22L卷繞感應(yīng)線圈21、勵(lì)磁線圈22的量。另外，當(dāng)從感應(yīng)線圈21、勵(lì)磁線圈22的繞組引出后述的第1、第2連接端部21p、21q、22p、22q時(shí)，能避免妨礙轉(zhuǎn)子鐵芯25周圍的構(gòu)件的層疊、后述的保持盤41的安裝。由此，能有效地抑制保持盤41與平角線21L、22L、轉(zhuǎn)子鐵芯25等構(gòu)件相互接觸而受到負(fù)荷從而損傷。
[0122]具體地，轉(zhuǎn)子120、130在磁軛26的一面?zhèn)染邆涠檀中螤畹?、截面為大致梯形的多個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯25，在該轉(zhuǎn)子鐵芯25上卷繞感應(yīng)線圈21和勵(lì)磁線圈22，將其配置成位于軸101軸心的周圍。
[0123]轉(zhuǎn)子鐵芯25由高透磁率的磁性材料制作，在與軸101平行的方向上延伸，共用的鐵芯材料為上下2段，感應(yīng)線圈21和勵(lì)磁線圈22分別無間隙地集中卷繞而并列。
[0124]S卩，感應(yīng)線圈21和勵(lì)磁線圈22利用轉(zhuǎn)子鐵芯25間的12個(gè)部位的轉(zhuǎn)子槽27來形成中心線與軸101平行的繞組線圈，由此將12極(槽數(shù)為12)均等地配置在軸101周圍。簡而言之，感應(yīng)線圈21和勵(lì)磁線圈22是以與旋轉(zhuǎn)軸的軸心方向平行的方向?yàn)橹行亩砝@成的繞組構(gòu)成的，分別被均等地配置在該旋轉(zhuǎn)軸的周圍。
[0125]因此，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)100中，轉(zhuǎn)子120、130側(cè)的感應(yīng)線圈21和勵(lì)磁線圈22的槽數(shù)S(12)與定子110側(cè)的電樞線圈11的磁極數(shù)P (18)的構(gòu)成比S/P為2/3。
[0126]另外，轉(zhuǎn)子鐵芯25的端面25b與定子鐵芯15的端面15b隔著間隙G相對，轉(zhuǎn)子鐵芯25以遠(yuǎn)離端部25a的一側(cè)與圓盤形狀的磁軛26的一面?zhèn)刃纬梢惑w。此外，使軸101貫通磁軛26的中心部而將磁軛26安裝于固定的圓筒部23，使它們成為一體。
[0127]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，從定子鐵芯15的端面15b側(cè)與轉(zhuǎn)子鐵芯25的端面25b交鏈的磁通能在該端面25b的背面?zhèn)鹊拇跑?6中迂回，將另一個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯25設(shè)為磁路，在與該轉(zhuǎn)子鐵芯25的端面25b相對的定子鐵芯15的端面15b再次交鏈，由此能形成閉合的磁回路。
[0128]并且，感應(yīng)線圈21配置于轉(zhuǎn)子鐵芯25的遠(yuǎn)離磁軛26的能與來自定子鐵芯15的高次空間諧波磁通有效地交鏈的端部25a側(cè)，勵(lì)磁線圈22配置在轉(zhuǎn)子鐵芯25的接近磁軛26的連接部25c側(cè)。
[0129]由此，旋轉(zhuǎn)電機(jī)100能隔著小間隙G使磁通從定子鐵芯15的端面15b與轉(zhuǎn)子鐵芯25的端面25b高密度地發(fā)生交鏈，能利用該交鏈的磁通中包含的高次空間諧波成分(磁通密度相對于基本波的變化)使感應(yīng)線圈21產(chǎn)生感應(yīng)電流而將其提供給勵(lì)磁線圈22。
[0130]該勵(lì)磁線圈22將從感應(yīng)線圈21接受的感應(yīng)電流自勵(lì)磁為勵(lì)磁電流，由此能產(chǎn)生磁通(電磁力)，能使該磁通從轉(zhuǎn)子鐵芯25的端面25b與定子鐵芯15的端面15b發(fā)生交鏈。
[0131]因此，旋轉(zhuǎn)電機(jī)100能得到產(chǎn)生主旋轉(zhuǎn)力的電樞線圈11的磁通以外的磁轉(zhuǎn)矩(輔助旋轉(zhuǎn)力)，能輔助轉(zhuǎn)子120、130的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
[0132]此時(shí)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)100將由感應(yīng)線圈21產(chǎn)生的交流的感應(yīng)電流變?yōu)橹绷鞯膭?lì)磁電流而將其提供給勵(lì)磁線圈22，由此使轉(zhuǎn)子鐵芯25發(fā)揮電磁鐵的功能來產(chǎn)生電磁力，因此為了有效利用該交流的感應(yīng)電流，在圖11所示的閉合電路30內(nèi)分別連接感應(yīng)線圈21和勵(lì)磁線圈22。
[0133]在上述感應(yīng)線圈21和勵(lì)磁線圈22中，將相鄰位置的2組轉(zhuǎn)子鐵芯25和轉(zhuǎn)子槽27設(shè)為I套，其與二極管(整流元件)29A、29B—起構(gòu)成閉合電路30。
[0134]如圖11所示，閉合電路30的串聯(lián)連接的2個(gè)勵(lì)磁線圈22的兩端部分別通過二極管29A、29B與并聯(lián)連接的2個(gè)感應(yīng)線圈21的兩端部連接。
[0135]具體地，在閉合電路30中，在方向相反的周向上集中卷繞而串聯(lián)連接的2個(gè)勵(lì)磁線圈22的一方側(cè)的第I連接端部22p、和在相同的周向上集中卷繞而并聯(lián)連接的2個(gè)感應(yīng)線圈21的2個(gè)第I連接端部21P用I個(gè)連接點(diǎn)連接。另外，串聯(lián)連接的2個(gè)勵(lì)磁線圈22的另一方側(cè)的第2連接端部22q與二極管29A、29B兩者的陰極側(cè)的連接銷(連接端子)29c連接，另外，并聯(lián)連接的2個(gè)感應(yīng)線圈21的2個(gè)第2連接端部21q與二極管29A、29B各自的陽極側(cè)的連接銷29c連接。即，二極管29A、29B封裝成陰極共用型，使將各自的陰極側(cè)彼此連接的連接銷29c向外部露出，使陽極側(cè)的各個(gè)連接銷29c原樣向外部露出。
[0136]該二極管29A、29B以彼此有180度相位差的方式接線，形成使一方感應(yīng)電流反轉(zhuǎn)而將半波整流輸出合成的中性點(diǎn)鉗位型的全波整流電路。
[0137]由此，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)100中，由包括相鄰的感應(yīng)線圈21和勵(lì)磁線圈22各2組與二極管29A、29B的I套構(gòu)成閉合電路30，但閉合電路30中的感應(yīng)線圈21設(shè)成在相同的卷繞方向上卷繞的集中卷繞且并列，并且勵(lì)磁線圈22在轉(zhuǎn)子120、130的整周方向上卷繞，卷繞方向?yàn)榻惶娴木砝@方向。
[0138]因此，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)100中，由于施加通過自激得到的直流電(勵(lì)磁電流)，轉(zhuǎn)子鐵芯25的由勵(lì)磁線圈22產(chǎn)生的電磁鐵的磁化方向在周向上交替，N極和S極交替地與定子110的定子鐵芯15相對。
[0139]并且，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)100中，圖11所示的閉合電路30有6套在轉(zhuǎn)子120、130的周向上并排設(shè)置。即，如圖12所示，收納二極管29A、29B的二極管盒32在磁軛26的轉(zhuǎn)子鐵芯25的背面?zhèn)扰渲贸稍谵D(zhuǎn)子120、130的周向上并列。
[0140]在該旋轉(zhuǎn)電機(jī)100中，采用在轉(zhuǎn)子120、130中卷繞有感應(yīng)線圈21和勵(lì)磁線圈22的轉(zhuǎn)子鐵芯25的突極數(shù)P和在定子110中設(shè)置電樞線圈11的定子槽17的槽數(shù)S的構(gòu)成比(組合)為P/S = 2/3的結(jié)構(gòu)，由此，使與各個(gè)閉合電路30的感應(yīng)線圈21發(fā)生交鏈的高次諧波磁通的波形成為共用的波形。
[0141]因此，能將由感應(yīng)線圈21無相位差地產(chǎn)生的感應(yīng)電流作為被二極管29A、29B整流后的相同程度的勵(lì)磁電流而提供給勵(lì)磁線圈22，能無損失地有效利用產(chǎn)生的電磁力，能使轉(zhuǎn)子120、130高效且高品質(zhì)地旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
[0142]根據(jù)這種電路構(gòu)成，在本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)100中，以6套閉合電路30實(shí)現(xiàn)細(xì)分化，因此與設(shè)為用2個(gè)二極管29A、29B對轉(zhuǎn)子120、130的所有感應(yīng)線圈21和勵(lì)磁線圈22進(jìn)行整流而使其發(fā)揮作為電磁鐵的功能的串聯(lián)電路的情況相比，能避免繞組電阻被累計(jì)而成為高電阻值。
[0143]因此，例如在為了使車輛低速行駛而使轉(zhuǎn)子120、130低速旋轉(zhuǎn)的情況下，與感應(yīng)線圈21發(fā)生交鏈的磁通量的變化變小而產(chǎn)生的感應(yīng)電流也變小。然而，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)100中，能降低該感應(yīng)線圈21、勵(lì)磁線圈22的繞組電阻的浪費(fèi)(減小限制電阻值)，能使勵(lì)磁線圈22沒有無用的功耗地發(fā)生勵(lì)磁。由此，能高效地產(chǎn)生電磁力，能有效地輔助由定子110的電樞線圈11產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力。
[0144]此時(shí)，能使由感應(yīng)線圈21產(chǎn)生的感應(yīng)電壓、由勵(lì)磁線圈22產(chǎn)生的勵(lì)磁電壓分散而將它們抑制為低電壓，通過對繞組施加電流而發(fā)生的銅損也能降低。因此，能避免由于電壓值變得過高而無法得到期望的轉(zhuǎn)矩。
[0145]此處，通過將感應(yīng)線圈21和勵(lì)磁線圈22分別并聯(lián)連接也能實(shí)現(xiàn)該感應(yīng)線圈21、勵(lì)磁線圈22的低電阻化或低電壓化。然而，兩端部并聯(lián)連接的感應(yīng)線圈21和勵(lì)磁線圈22分別產(chǎn)生抵消磁通的發(fā)生(變化)的方向的感應(yīng)電壓，因此在感應(yīng)線圈21、勵(lì)磁線圈22的并聯(lián)電路內(nèi)產(chǎn)生循環(huán)電流而妨礙磁通(磁力)的發(fā)生。因此，作為旋轉(zhuǎn)電機(jī)100的整流電路，優(yōu)選對轉(zhuǎn)子120、130分別配置6套閉合電路30。
[0146]具體地，在閉合電路30中，二極管盒32內(nèi)的二極管29A、29B的連接銷29c與感應(yīng)線圈21和勵(lì)磁線圈22通過多個(gè)接線材料33連接。另外，二極管盒32和接線材料33如圖13所示，能利用設(shè)置在磁軛26的轉(zhuǎn)子鐵芯25的背面?zhèn)鹊挠蓸渲?例如PPS樹脂)制成的接線基盤35的收納孔36、接線材料用槽37來定位并保持，能容易地進(jìn)行接線操作。
[0147]在此，放置二極管盒32的收納孔36在軸心方向外表面35a側(cè)以在周向上為均等間隔的方式形成于接線基盤35，該二極管盒32被緊固螺栓39安裝于收納孔36內(nèi)。在該接線基盤35中排列收納孔36，使得從二極管盒32向外部突出的二極管29A、29B的連接銷29c設(shè)置成在以軸心為中心的徑向上延伸并朝向外周側(cè)。這樣，與沿著周向排列二極管29A、29B的連接銷29c的情況相比，更緊湊地設(shè)置接線基盤35。
[0148]另外，在接線基盤35中，從按照α卷繞方式卷繞成感應(yīng)線圈21、勵(lì)磁線圈22的繞組(平角線21L、22L)引出第1、第2連接端部21p、21q、22p、22q，第1、第2連接端部21p、21q、22p、22q確保彼此絕緣的規(guī)定的間隔，且形成為以沿著接線基盤35的外周面35b的方式彎曲的形狀，在往外表面35a側(cè)(背面?zhèn)?的方向上延長。
[0149]而多個(gè)徑向槽37a和周向槽37b作為接線材料用槽37分別形成于接線基盤35。按照能對感應(yīng)線圈21和勵(lì)磁線圈22的第1、第2連接端部21p、21q、22p、22q和二極管盒32( 二極管29A、29B)外部的連接銷29c兩者進(jìn)行收納的、保持大寬度的凹陷形狀地從外表面35a側(cè)到外周面35b側(cè)在徑向上連續(xù)的形狀來形成接線材料用槽37的徑向槽37a。形成有3個(gè)距離軸心的間隔不同的接線材料用槽37的周向槽37b，上述周向槽37b以與接線材料33相同程度的寬度將徑向槽37a之間連接。
[0150]如圖11和圖12所示，該接線材料33的設(shè)置于接線材料用槽37的徑向槽37a內(nèi)的多個(gè)徑向線材(第I導(dǎo)體)33a和設(shè)置于接線材料用槽37的周向槽37b內(nèi)的多個(gè)周向線材(第2導(dǎo)體)33b通過適當(dāng)?shù)厝劢踊蚝附拥刃纬蓪⒏袘?yīng)線圈21及勵(lì)磁線圈22與二極管29A、29B連接的接線路徑Rl?R5 ο在此，通過與接線材料用槽37 (37a、37b)的形狀相應(yīng)地形成該接線材料33而能容易地進(jìn)行連接操作，另外，通過形成為帶狀，也能提高散熱特性。
[0151]此外，詳細(xì)地說，接線路徑Rl將2個(gè)勵(lì)磁線圈22的一方側(cè)的第I連接端部22p和2個(gè)感應(yīng)線圈21的2個(gè)第I連接端部21P之間導(dǎo)通連接。接線路徑R2將串聯(lián)連接的2個(gè)勵(lì)磁線圈22之間的第1、第2連接端部22p、22q之間導(dǎo)通連接。接線路徑R3、R4分別將并聯(lián)連接的2個(gè)感應(yīng)線圈21的2個(gè)第2連接端部21q和二極管29A、29B各自的陽極側(cè)的連接銷29c之間導(dǎo)通連接。接線路徑R5將串聯(lián)連接的2個(gè)勵(lì)磁線圈22的另一方側(cè)的第2連接端部22q和二極管29A、29B兩者的陰極側(cè)的連接銷29c之間導(dǎo)通連接。
[0152]并且，如圖14所示，在轉(zhuǎn)子120、130中，在與接線基盤35相反的一側(cè)安裝有保持盤41，使得保持盤41介于轉(zhuǎn)子120、130和定子110之間，換句話說，使得保持盤41與保持框16相對。保持盤41在使轉(zhuǎn)子鐵芯25的端部25a側(cè)嵌入開口形成的保持孔41a內(nèi)而使端面25b露出的狀態(tài)下進(jìn)行保持。
[0153]在保持盤41中，進(jìn)入接線基盤35的外周面35b的徑向槽37a內(nèi)的間隙的鉤42—體地形成于保持孔41a間的外周側(cè)的多個(gè)部位。詳細(xì)地說，鉤42進(jìn)入與感應(yīng)線圈21的第I連接端部21p相鄰的間隙，掛于接線基盤35的外表面35a側(cè)。
[0154]該保持盤41通過將鉤42掛于接線基盤35的外表面35a側(cè)從而將感應(yīng)線圈21、勵(lì)磁線圈22保持為卷繞于轉(zhuǎn)子鐵芯25的狀態(tài)，并維持從保持孔41a露出的端面25b與從保持框16的保持孔16a露出的定子鐵芯15的端面15b接近并相對的狀態(tài)。此外，該保持盤41由非磁性體材料制作從而不會(huì)妨礙磁回路的形成，也可以用例如樹脂材料(例如PPS樹脂)成形并制作從而能使鉤42容易變形而安裝于接線基盤35。
[0155]另外，轉(zhuǎn)子120、130被收納、保護(hù)于罩45內(nèi)，罩45從接線基盤35的外表面35a側(cè)到保持盤41形成為有底的短的圓筒形狀，罩45通過用非磁性金屬板、例如黃銅板成形從而制作為不影響工作時(shí)的磁路的形成等。
[0156]在該罩45中，嵌入徑向槽37a的凸形狀部46a(參照圖15)形成于外周壁46的內(nèi)周面?zhèn)蒛，上述徑向槽37a設(shè)于接線基盤35的外周面35b。另外，供緊固螺栓39的螺紋部貫通的貫通孔45d形成于軸心的開口45c的周圍，上述緊固螺栓39對嵌套于接線基盤35的收納孔36內(nèi)的二極管盒32進(jìn)行固定。
[0157]由此，能使外周壁46的凸形狀部46a嵌入接線基盤35的外周面35b的徑向槽37a而在周向上對凸形狀部46a進(jìn)行定位并用罩45覆蓋凸形狀部46a。另外，能使緊固螺栓39插入開口 45c周圍的貫通孔45d而在貼緊接線基盤35的收納孔36內(nèi)的二極管盒32的一面?zhèn)鹊臓顟B(tài)下進(jìn)行安裝。由此，罩45能發(fā)揮作為對二極管29A、29B在進(jìn)行整流工作時(shí)產(chǎn)生的熱進(jìn)行熱交換而將其向外部釋放的散熱構(gòu)件的功能。另外，僅通過從接線基盤35擰松而拆下緊固螺栓39就能進(jìn)行二極管盒32( 二極管29A、29B)的更換操作，能提高操作性。
[0158]而且，轉(zhuǎn)子120、130在相鄰的保持孔41a之間的多個(gè)部位設(shè)有注入口41b。并且，在轉(zhuǎn)子120、130中，在將罩45安裝于接線基盤35的狀態(tài)下，能從在罩45的外周壁46和保持盤41的外周緣41c之間形成的間隙Dl (參照圖15)、在轉(zhuǎn)子鐵芯25的軸心側(cè)的圓筒部23和保持盤41的內(nèi)周緣41d之間形成的間隙D2 (參照圖15)、以及注入口 41b注塑(注入)PPS樹脂。
[0159]此時(shí)，如圖15所示，在轉(zhuǎn)子120、130中，按照不會(huì)埋至接線基盤35的外表面35a側(cè)的程度調(diào)整PPS樹脂的注塑量，對罩45和接線基盤35之間的轉(zhuǎn)子槽27內(nèi)等填充PPS樹脂并使其固化。
[0160]由此，在轉(zhuǎn)子120、130中，也能對轉(zhuǎn)子槽27等構(gòu)件間的間隙注入PPS樹脂，也能不準(zhǔn)備注塑填充用金屬模具地使PPS樹脂侵入轉(zhuǎn)子鐵芯25、感應(yīng)線圈21、勵(lì)磁線圈22之間的間隙而固定，形成樹脂模MoR。因此，各構(gòu)件被樹脂模MoR保持，由此能限制由于離心力或振動(dòng)而移動(dòng)，使特性穩(wěn)定，從而抑制電磁振動(dòng)等。另外，能確保相對于離心力或振動(dòng)、碰撞的堅(jiān)固性。另外，通過形成樹脂模MoR還能限制水分等的浸入而提高耐久性。
[0161]此時(shí)，接線基盤35的外表面35a側(cè)沒有被PPS樹脂埋住，能進(jìn)行從接線基盤35拆下罩45而更換二極管盒32( 二極管29A、29B)的操作。
[0162]并且，如圖1所示，旋轉(zhuǎn)電機(jī)100的定子110和轉(zhuǎn)子120、130收納于電機(jī)殼體150內(nèi)。該旋轉(zhuǎn)電機(jī)100的軸101的兩端側(cè)被軸承159支撐且軸101旋轉(zhuǎn)自如，上述軸承159設(shè)置于電機(jī)殼體150的軸心方向兩端側(cè)的端板152、153。并且，由軸承108支撐該軸101且該軸101旋轉(zhuǎn)自如的定子110的外周緣側(cè)與電機(jī)殼體150的側(cè)板154連結(jié)，對該電樞線圈11提供電力。
[0163]該旋轉(zhuǎn)電機(jī)100對定子110的電樞線圈11提供電力并將轉(zhuǎn)子120、130旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩輸出到負(fù)荷側(cè)，上述負(fù)荷側(cè)與向電機(jī)殼體150的端板153的外部露出(突出)的軸101的連結(jié)端部1la側(cè)連結(jié)。在從電機(jī)殼體150的端板152突出的旋轉(zhuǎn)端部1lb安裝未圖示的解析器等旋轉(zhuǎn)傳感器來檢測該軸101(轉(zhuǎn)子120、130)的旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)速度等，用于防止損傷的保護(hù)盒156設(shè)置在端板152的外部側(cè)而保護(hù)該旋轉(zhuǎn)端部101b。
[0164]如圖16所示，在軸101的安裝定子110、轉(zhuǎn)子120、130的設(shè)置部位形成直徑不同的臺(tái)階部102、103而在軸心方向上定位并安裝定子110和轉(zhuǎn)子120、130。使臺(tái)階部102位于軸心側(cè)而將定子110安裝于軸101。使該臺(tái)階部102的軸心方向的兩側(cè)的設(shè)置面1lr位于軸心側(cè)而將轉(zhuǎn)子120、130安裝于軸101。
[0165]以使圓筒部23碰到臺(tái)階部102的兩端面102a、102b(轉(zhuǎn)子定位部、第1、第2的轉(zhuǎn)子臺(tái)階部)的狀態(tài)為基準(zhǔn)使緊固環(huán)105、106與兩端側(cè)的未圖示的螺紋部嚙合而在接近方向上緊固從而在軸心方向上對該轉(zhuǎn)子120、130進(jìn)行定位，上述臺(tái)階部102的兩端面102a、102b的直徑形成為比嵌入磁軛26的軸心側(cè)的圓筒部23的內(nèi)周面23a的軸1I的設(shè)置面1I r大。另外，如圖17所示，將鍵構(gòu)件129嵌入形成于圓筒部23的內(nèi)周面23a側(cè)的鍵槽24和與軸101的設(shè)置面1lr在軸心方向上連續(xù)的鍵槽104而在旋轉(zhuǎn)方向上對轉(zhuǎn)子120、130進(jìn)行定位。
[0166]另外，如圖16所示，軸101在對轉(zhuǎn)子120、130進(jìn)行定位的臺(tái)階部102的一端側(cè)形成直徑更大的臺(tái)階部103從而將端面102b設(shè)為共用端面，以該臺(tái)階部103為基準(zhǔn)定位并安裝定子HO。
[0167]如圖1所示，在保持框16的內(nèi)周緣側(cè)設(shè)置軸承座107來支撐軸承108且軸承108旋轉(zhuǎn)自如，以將該軸承108的一端側(cè)端部碰到臺(tái)階部103的與共用的端面102b相反的一側(cè)的端面103a(定子定位部、定子臺(tái)階部)的狀態(tài)為基準(zhǔn)在軸心方向上定位該定子110。而且，將插入保持框16的厚壁部16d的螺釘孔16h的固定螺栓119緊固于法蘭部155的螺釘緊固孔155a而在旋轉(zhuǎn)方向上對定子110進(jìn)行定位，上述法蘭部155形成于電機(jī)殼體150的側(cè)板154的內(nèi)周面?zhèn)蒊j。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，定子110的外周側(cè)固定于電機(jī)殼體150的側(cè)板154，由此能降低軸心方向上的撓曲振動(dòng)。
[0168]這樣，旋轉(zhuǎn)電機(jī)100構(gòu)筑為如下結(jié)構(gòu):轉(zhuǎn)子120、130以夾著定子110的方式固定于軸101且轉(zhuǎn)子120、130與軸101—體旋轉(zhuǎn)，上述軸101由設(shè)置于電機(jī)殼體150的端板152、153側(cè)和定子110的保持框16側(cè)的軸承159、108支撐且旋轉(zhuǎn)自如。
[0169]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，如圖18所示，旋轉(zhuǎn)電機(jī)100能使固定于電機(jī)殼體150側(cè)的定子鐵芯15的兩端面15b與固定于軸101側(cè)的轉(zhuǎn)子鐵芯25的端面25b隔著間隙G接近并相對，能支撐轉(zhuǎn)子120、130且使其旋轉(zhuǎn)自如。另外，在該旋轉(zhuǎn)電機(jī)100中，從車載電池對定子110的電樞線圈11施加交流電流而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，由此，能使高次諧波磁通與轉(zhuǎn)子120、130的感應(yīng)線圈21發(fā)生交鏈而產(chǎn)生感應(yīng)電流，對該感應(yīng)電流進(jìn)行整流后將其作為勵(lì)磁電流提供給勵(lì)磁線圈22，由此能作為電磁鐵發(fā)揮功能而得到旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。
[0170]在此，感應(yīng)線圈21和勵(lì)磁線圈22設(shè)置成能在進(jìn)行磁場解析來確認(rèn)高次諧波磁路的基礎(chǔ)上高效地產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而有效地利用從定子鐵芯15的端面15b與轉(zhuǎn)子鐵芯25的端面25b發(fā)生交鏈的3次時(shí)間諧波磁通。具體地，如上所述，將轉(zhuǎn)子120、130的槽數(shù)S與定子110的磁極數(shù)P的構(gòu)成比S/P設(shè)為2/3，由此形成為能高效地利用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的3f次時(shí)間諧波磁通(f = 1、2、3...)的結(jié)構(gòu)。
[0171]詳細(xì)地說，例如旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的高次時(shí)間諧波磁通只不過是僅在轉(zhuǎn)子鐵芯25的端面25b的表面附近振動(dòng)的波形，因此在感應(yīng)線圈21中無法高效地產(chǎn)生感應(yīng)電流。而如果將旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的3次時(shí)間諧波磁通作為回收對象，則由于與輸入電樞線圈11的基本頻率相比頻率高而以短周期進(jìn)行脈動(dòng)，能有效地使感應(yīng)線圈21產(chǎn)生感應(yīng)電流。因此，能高效地回收疊加于基本頻率的磁通的高次空間諧波成分的損失能量來進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
[0172]而且，與上述同樣地進(jìn)行磁通密度分布的磁場解析可知，根據(jù)轉(zhuǎn)子齒突極數(shù)P與定子槽數(shù)S之比，在機(jī)械角360度內(nèi)的周向上磁通密度分布也會(huì)分散化，因此認(rèn)為作用于定子110的電磁力分布也存在偏置。
[0173]因此，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)100中，采用轉(zhuǎn)子120、130的槽數(shù)S與定子110的磁極數(shù)P的構(gòu)成比S/P為2/3的結(jié)構(gòu)，由此能使在機(jī)械角360度的整周上密度分布均等的磁通交鏈，能使轉(zhuǎn)子120、130與定子110相對并高質(zhì)量地相對旋轉(zhuǎn)。
[0174]由此，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)100中，能不損失而有效利用高次空間諧波磁通，能高效地回收損失能量，能大幅度減少電磁振動(dòng)，進(jìn)行靜寂性高的旋轉(zhuǎn)。
[0175]另外，感應(yīng)線圈21、勵(lì)磁線圈22采用集中卷繞結(jié)構(gòu)，由此，不需要跨多個(gè)槽在周向上形成繞組，整體上能小型化。另外，在感應(yīng)線圈21中，減少了旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的I次側(cè)的銅損損失并且高效地產(chǎn)生由作為低次的3次時(shí)間諧波磁通的交鏈帶來的感應(yīng)電流，能增加可回收的損失能量。
[0176]而且，與感應(yīng)線圈21利用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的2次時(shí)間諧波磁通的情況相比，通過利用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的3次時(shí)間諧波磁通能有效地產(chǎn)生感應(yīng)電流。詳細(xì)地說，關(guān)于感應(yīng)電流，利用3次時(shí)間諧波磁通與利用2次時(shí)間諧波磁通相比，能加大磁通的時(shí)間變化而形成大電流，能高效地回收。
[0177]這樣，如在圖19中作為示意圖所示的，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)100中，使轉(zhuǎn)子120、130各自的轉(zhuǎn)子鐵芯25的端面25b隔著間隙G與定子110的卷繞著電樞線圈11的定子鐵芯15的兩端面15b相對。并且，使感應(yīng)線圈21卷繞于各自的轉(zhuǎn)子鐵芯25的端部25a側(cè)，另外，使勵(lì)磁線圈22卷繞于各自的轉(zhuǎn)子鐵芯25的磁軛26(連接部25c)側(cè)。
[0178]由此，如圖20所示，旋轉(zhuǎn)電機(jī)100能使對電樞線圈11通電而產(chǎn)生的磁通MF形成在定子鐵芯15與兩側(cè)的轉(zhuǎn)子鐵芯25之間發(fā)生交鏈并在磁軛26中迂回的磁回路，能使2個(gè)轉(zhuǎn)子120,130相對于定子110旋轉(zhuǎn)。另外，除此以外，疊加于該磁通MF的高次空間諧波磁通HF也從定子鐵芯15與兩側(cè)的轉(zhuǎn)子鐵芯25發(fā)生交鏈，能由各自的端部25a側(cè)的感應(yīng)線圈21高效地回收而產(chǎn)生感應(yīng)電流，能將用二極管29A、29B對該感應(yīng)電流進(jìn)行了整流的勵(lì)磁電流提供給勵(lì)磁線圈22。因此，例如在圖21中，將在定子鐵芯15和兩側(cè)的2個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯25之間交鏈的3次時(shí)間諧波磁通HF的磁通密度用磁通矢量V表示，旋轉(zhuǎn)電機(jī)M能在定子鐵芯15和兩側(cè)的2個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯25之間使高次空間諧波磁通HF以高磁通密度發(fā)生交鏈，以大的磁轉(zhuǎn)矩使軸1I旋轉(zhuǎn)。
[0179]相比之下，例如在徑向上定子和轉(zhuǎn)子隔著間隙相對的徑向間隙型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)是配置直徑不同的內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子并在它們之間夾著定子的結(jié)構(gòu)的情況下，由于在徑向上與定子相對的內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子的面積差異較大，因此旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生大的差異。
[0180]因此，徑向間隙型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)存在如下特性:在結(jié)構(gòu)上與軸向間隙型相比，無法確保高次空間諧波磁通的大的交鏈面積，即使將電樞線圈11集中卷繞而使高次空間諧波磁通的產(chǎn)生量變多也不易有效地使其交鏈。反之，軸向間隙型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)100在結(jié)構(gòu)上與徑向間隙型相比，雖然泄漏磁通較多，但是屬于能有效回收該泄漏的結(jié)構(gòu)，因此能使高次空間諧波磁通有效地交鏈。
[0181]例如在使用I個(gè)轉(zhuǎn)子的徑向間隙型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的情況下，如圖22所示，成為使I個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯945的端面945b隔著間隙G與卷繞電樞線圈931的定子鐵芯935的單側(cè)端面935b相對的結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，與軸向間隙型相比，無法高效地回收對電樞線圈931通電產(chǎn)生的磁通MF中疊加的高次空間諧波磁通HF，不易產(chǎn)生大的磁轉(zhuǎn)矩，并且與軸向間隙雙轉(zhuǎn)子型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)100相比，磁軛946側(cè)的鐵損也會(huì)增加。
[0182]另外，如圖23所示，在徑向間隙型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，為了回收更多的高次空間諧波磁通HF，也考慮在轉(zhuǎn)子鐵芯945間的轉(zhuǎn)子槽947內(nèi)配置回收用的輔助極鐵芯948來卷繞感應(yīng)線圈949。然而，在這種結(jié)構(gòu)中，僅能回收在定子鐵芯935的單側(cè)泄漏的高次空間諧波磁通HF，因此得到的磁轉(zhuǎn)矩比旋轉(zhuǎn)電機(jī)100小。另外，在這種結(jié)構(gòu)中，在轉(zhuǎn)子鐵芯945間配置有使磁通交鏈的輔助極鐵芯948，因此轉(zhuǎn)子側(cè)的突極比變小。
[0183]而且，旋轉(zhuǎn)電機(jī)100在定子110、轉(zhuǎn)子120、130中分別配置有由繞組線圈集中卷繞而成的電樞線圈11、感應(yīng)線圈21和勵(lì)磁線圈22，但是也可以進(jìn)行分布卷繞來代替集中卷繞。然而，電樞線圈11、感應(yīng)線圈21和勵(lì)磁線圈22集中卷繞與分布卷繞的情況相比，在定子鐵芯15的端面15b和轉(zhuǎn)子鐵芯25的端面25b之間交鏈的磁通密度成為圖24所示的磁通密度波形。對該磁通密度波形進(jìn)行電磁場解析可知，如圖25所示，在集中卷繞的情況下比分布卷繞的情況下在靜止坐標(biāo)系中含有較多2次(旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中為3次時(shí)間諧波磁通)空間諧波磁通。其結(jié)果是，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)100中，與分布卷繞的情況相比，通過采用集中卷繞能使進(jìn)入轉(zhuǎn)子鐵芯25的端面25b的深處的大量高次空間諧波磁通在感應(yīng)線圈21中發(fā)生交鏈，將感應(yīng)電流作為勵(lì)磁電流提供給勵(lì)磁線圈22。
[0184]因此，如圖26中用轉(zhuǎn)矩波形所示，在軸向間隙雙轉(zhuǎn)子型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)100中，當(dāng)開始向定子110的電樞線圈11提供交流電流時(shí)，能用圖中實(shí)線表示的高轉(zhuǎn)矩使軸1I旋轉(zhuǎn)。而在圖26中用單點(diǎn)劃線表示的圖22的徑向間隙型無輔助極的結(jié)構(gòu)、在圖26中用雙點(diǎn)劃線表示的圖23的徑向間隙型有輔助極的結(jié)構(gòu)中，無法如軸向間隙雙轉(zhuǎn)子型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)100那樣得到大的轉(zhuǎn)矩。另外，如圖26中用虛線所示，為了得到高轉(zhuǎn)矩，在將永磁鐵埋入轉(zhuǎn)子內(nèi)來利用磁轉(zhuǎn)矩的IPMSM(Inter1r Permanent Magnet Synchronous Motor:內(nèi)永磁同步電機(jī))的結(jié)構(gòu)中，可知無法如軸向間隙雙轉(zhuǎn)子型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)100那樣用大的轉(zhuǎn)矩對軸101進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
[0185]此處，如圖27所示，該旋轉(zhuǎn)電機(jī)100在罩45的外表面45a側(cè)的多個(gè)部位形成有散熱片61。該散熱片61中將朝向旋轉(zhuǎn)方向的一側(cè)設(shè)為傾斜面61a從而避免成為旋轉(zhuǎn)負(fù)荷并且使電機(jī)殼體150內(nèi)的空氣對流。
[0186]由此，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)100中，在內(nèi)部收納轉(zhuǎn)子120、130的接線基盤35的罩45主體使包括散熱片61的罩45的表面與外部氣體等高效地接觸而將二極管29A、29B進(jìn)行整流動(dòng)作時(shí)傳遞的熱進(jìn)行熱交換。由此，能有效地散熱，能抑制由于溫度上升而使旋轉(zhuǎn)效率降低。此外，該旋轉(zhuǎn)電機(jī)100還具備使軸1I的軸心貫通的冷媒用流路109。
[0187]這樣，在本實(shí)施方式中，圍繞軸101而將卷繞方向平行的電樞線圈11、感應(yīng)線圈21和勵(lì)磁線圈22分別配置于按軸向間隙型雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)構(gòu)建的定子110和轉(zhuǎn)子120、130，因此能使疊加于由電樞線圈11產(chǎn)生的主磁通的高次空間諧波磁通與設(shè)于定子110的兩側(cè)的轉(zhuǎn)子120、130的感應(yīng)線圈21有效地發(fā)生交鏈。并且，能將在感應(yīng)線圈21中產(chǎn)生的感應(yīng)電流作為勵(lì)磁電流高效地提供給勵(lì)磁線圈22。
[0188]因此，不使用永磁鐵(不會(huì)發(fā)生由于高次空間諧波磁通導(dǎo)致磁力降低)，并且不從外部提供電力，就能通過有效地利用高次空間諧波磁通而將磁轉(zhuǎn)矩與磁阻轉(zhuǎn)矩一起作用于各個(gè)轉(zhuǎn)子120、130，以大的旋轉(zhuǎn)力進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
[0189]另外，在轉(zhuǎn)子120、130中，在周向上以均等間隔將二極管盒32設(shè)置于接線基盤35的多個(gè)部位的收納孔36內(nèi)且二極管盒32能裝拆，上述接線基盤35安裝于旋轉(zhuǎn)軸的軸心方向的外側(cè)。并且，在轉(zhuǎn)子120、130中，感應(yīng)線圈21和勵(lì)磁線圈22的第1、第2連接端部21p、21q、22p、22q與從二極管盒32向外周面35b側(cè)突出(延伸)的二極管29A、29B的連接銷29c以接線的方式連接，因此能不破壞旋轉(zhuǎn)平衡地使這些轉(zhuǎn)子120、130穩(wěn)定地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。另外，在接線基盤35的外表面的周向上能縮小二極管盒32的間隔來配置二極管盒32，因此能將轉(zhuǎn)子120設(shè)為緊湊(小型)的轉(zhuǎn)子，能將旋轉(zhuǎn)電機(jī)100設(shè)為小型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
[0190]而且，將接線材料33的徑向線材33a和周向線材33b配置于在接線基盤35的外表面35a中準(zhǔn)備的接線材料用槽37的徑向槽37a和周向槽37b，能容易且緊湊地以接線的方式連接感應(yīng)線圈21和勵(lì)磁線圈22的第1、第2連接端部21p、21q、22p、22q和二極管29A、29B的連接銷29c。另外，能配設(shè)成接線材料33的周向線材33b彼此不接觸。
[0191]在此，作為本實(shí)施方式的其它方式，不限于用轉(zhuǎn)子120、130夾著定子110的方式的單定子雙轉(zhuǎn)子，即使構(gòu)建為用定子夾著轉(zhuǎn)子的方式的雙定子單轉(zhuǎn)子的軸向間隙電機(jī)，也能得到同樣的作用效果。
[0192]另外，作為繞組線圈，不限于在繞組中采用銅線的情況，例如也可以采用鋁導(dǎo)體、高頻電流用絞線的利茲線。
[0193]另外，旋轉(zhuǎn)電機(jī)100也可以構(gòu)建為對轉(zhuǎn)子120、130追加配置永磁鐵的混合型，也可以由混合動(dòng)力勵(lì)磁型得到磁轉(zhuǎn)矩。
[0194]而且，整流元件不僅可以采用二極管29A、29B，也可以采用其它開關(guān)元件等半導(dǎo)體元件，不限于收納于二極管盒32內(nèi)的類型，也可以安裝在轉(zhuǎn)子120、130的內(nèi)部。
[0195]該旋轉(zhuǎn)電機(jī)100不限于車載用，例如也能適用于風(fēng)力發(fā)電、工作機(jī)械等的驅(qū)動(dòng)源。
[0196]雖然公開了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是顯然可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下加以變更。希望將全部該修正和等同物包含于權(quán)利要求書。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種軸向間隙型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)， 具備:2個(gè)轉(zhuǎn)子，其以旋轉(zhuǎn)軸為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；以及定子，其兩面在上述旋轉(zhuǎn)軸的軸心方向上與上述轉(zhuǎn)子相對， 所述軸向間隙型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的特征在于，具有: 多個(gè)電樞線圈，其配置在上述定子中的上述旋轉(zhuǎn)軸的周圍； 多個(gè)感應(yīng)線圈和多個(gè)勵(lì)磁線圈，其分別配置在上述2個(gè)轉(zhuǎn)子中，配置在上述旋轉(zhuǎn)軸的周圍；以及 整流元件，其對上述感應(yīng)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流進(jìn)行整流，并將整流后的電流提供給上述勵(lì)磁線圈， 上述整流元件設(shè)于上述轉(zhuǎn)子的位于上述旋轉(zhuǎn)軸的軸心方向上的接線基盤的收納孔內(nèi)且能裝拆，并與上述感應(yīng)線圈和上述勵(lì)磁線圈連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸向間隙型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中， 上述整流元件配置在上述旋轉(zhuǎn)軸的周圍且配置有多個(gè)，并且配置成使連接端子延伸到上述接線基盤的外周面?zhèn)鹊臓顟B(tài)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的軸向間隙型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中， 上述感應(yīng)線圈和上述勵(lì)磁線圈的繞組的端部延伸到上述轉(zhuǎn)子的外周面?zhèn)?，上述感?yīng)線圈和上述勵(lì)磁線圈通過在徑向上延伸的第I導(dǎo)體和在周向上延伸的第2導(dǎo)體與相鄰位置的繞組的端部及上述整流元件的連接端子連接。
【文檔編號】H02K16/02GK105990968SQ201610158214
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年3月18日
【發(fā)明人】中島清, 中島一清, 鄧家寧, 青山真大
【申請人】鈴木株式會(huì)社